Гипоксия является ключевым фактором формирования иммуносупрессивного микроокружения при протоковой аденокарциноме поджелудочной железы (PDAC). Однако механизмы, лежащие в основе иммуносупрессии, остаются недостаточно изученными. Авторы исследовали гипотезу о том, что индуцированные гипоксией факторы, секретируемые опухолевыми клетками, способствуют формированию иммуносупрессивных макрофагов при PDAC.

Макрофаги обрабатывали кондиционированной средой (CM) от клеточной линии панкреатического рака KPC в условиях нормоксии или гипоксии. Транскрипционные профили оценивали с помощью RNA-seq обработанных CM макрофагов и данных The Cancer Genome Atlas Database. Пролиферацию и активацию Т-клеток измеряли методом флуоресцентной цитометрии.

Метаболомные и белковые изменения между нормоксической и гипоксической CM от KPC-клеток идентифицировали с помощью ВЭЖХ и белковых микрочипов соответственно. Клетки KPC вводили подкожно и ортотопически мышам C57BL/6 и проводили лечение комбинациями celecoxib, нейтрализующих антител к GM-CSF и ингибиторов контрольных точек (анти-CTLA-4 и анти-PD-L1). Методом мультиплексной иммунофлуоресценции COMET выявляли изменения инфильтрирующих опухоль Т-клеток и макрофагов после терапии.

Корреляция гипоксии и иммуносупрессивных макрофагов была выявлена при анализе образцов рака поджелудочной железы человека. Метаболомный анализ идентифицировал простагландин E2 (PGE2) как индуцированный гипоксией секретируемый фактор, стимулирующий экспрессию аргиназы (Arg1) в макрофагах.

Ко-секреция гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (GM-CSF), зависимая от мутантного KRAS, синергично с PGE2 индуцировала экспрессию Arg1 в макрофагах. PGE2 и GM-CSF вызывали иммуносупрессивные транскрипционные и функциональные изменения в макрофагах, фенокопирующие эффекты гипоксической опухолевой CM.

Ингибирование PGE2 и GM-CSF сенсибилизировало опухоли к блокаде контрольных точек анти-PD-L1 и анти-CTLA-4 в доклинических моделях PDAC и ассоциировалось с увеличением M1-подобного фенотипа макрофагов и инфильтрации Т-клетками.

Авторы показали, что PGE2 активирует сигнальные пути p38 и аденилатциклазы в макрофагах, в то время как GM-CSF активирует путь STAT3, совместно индуцируя иммуносупрессивные транскрипционные программы, наблюдаемые в макрофагах, обработанных гипоксической CM.

Исследование выявило, что генотип KRAS и гипоксическое микроокружение опухоли кооперируются для индукции иммуносупрессивного фенотипа макрофагов через паракринную ось PGE2/GM-CSF. Продукция PGE2 преимущественно зависела от гипоксии, тогда как секреция GM-CSF определялась мутантным KRAS.

Комбинированное ингибирование PGE2 и GM-CSF повышает чувствительность PDAC к ингибиторам контрольных точек, открывая терапевтическую стратегию для преодоления иммуносупрессивного микроокружения PDAC. Данная работа раскрывает механизм гипоксического взаимодействия между опухолевыми клетками и макрофагами, который способствует формированию иммунологически «холодного» микроокружения PDAC и обеспечивает резистентность к иммунотерапии.